Głęboko w łańcuchu dostaw niektórych magicy zamieniają piasek w idealne kryształowe kryształowe kryształowe donię, które są niezbędne dla całego łańcucha dostaw półprzewodników. Są częścią półprzewodnika łańcucha dostaw, który zwiększa wartość „silikonowego piasku” o prawie tysiąc razy. Słaby blask, który widzisz na plaży, to krzem. Krzem to złożony kryształ o kruchości i metalu podobnym do stałego (właściwości metaliczne i niemetaliczne). Krzem jest wszędzie.
Krzem jest drugim najczęstszym materiałem na Ziemi, po tlenu i siódmym najczęstszym materiałem we wszechświecie. Krzem jest półprzewodnikiem, co oznacza, że ma właściwości elektryczne między przewodnikami (takimi jak miedź) i izolatorami (takimi jak szkło). Niewielka ilość zagranicznych atomów w strukturze krzemu może zasadniczo zmienić jego zachowanie, więc czystość krzemowego klasy półprzewodnikowej musi być zadziwiająco wysoka. Dopuszczalna minimalna czystość krzemu klasy elektronicznej wynosi 99,999999%.
Oznacza to, że tylko jeden atom bez slilikonu jest dozwolony na każde dziesięć miliardów atomów. Dobra woda pitna pozwala na 40 milionów cząsteczek innych niż woda, która jest 50 milionów razy mniej czysta niż krzem klasy półprzewodnikowej.
Puste producenci waflów krzemowych muszą przekształcić krzem o wysokiej czystości w idealne struktury jednokryształowe. Odbywa się to poprzez wprowadzenie samotnego kryształu matki do stopionego krzemu w odpowiedniej temperaturze. Gdy nowe kryształy córki zaczynają rosnąć wokół kryształu matki, krzem powoli tworzy się ze stopionego krzemu. Proces jest powolny i może potrwać tydzień. Gotowy krzem waży około 100 kilogramów i może zarobić ponad 3000 wafli.
Wafle są krojone na cienkie plastry za pomocą bardzo drobnego diamentowego drutu. Precyzja narzędzi do cięcia krzemowego jest bardzo wysoka, a operatorzy muszą być stale monitorowani lub zaczną używać narzędzi do robienia głupich rzeczy do włosów. Krótkie wprowadzenie do produkcji płytek krzemowych jest zbyt uproszczone i nie w pełni przypisuje wkładu geniuszy; Ale ma nadzieję, że zapewni tło głębszego zrozumienia działalności waflowej krzemowej.
Związek podaży i popytu na wafle krzemu
Rynek płytek krzemowych jest zdominowany przez cztery firmy. Od dłuższego czasu rynek jest w delikatnej równowagi między podażą a popytem.
Spadek sprzedaży półprzewodników w 2023 r. Doprowadził rynek w stanie nadwyżki, powodując wysokie zapasy producentów układów chipowych. Jest to jednak tylko sytuacja tymczasowa. W miarę odzyskiwania rynku przemysł wkrótce powróci do krawędzi pojemności i musi zaspokoić dodatkowy popyt spowodowany przez rewolucję AI. Przejście od tradycyjnej architektury opartej na procesor na przyspieszone obliczenia będzie miało wpływ na całą branżę, ponieważ może to mieć wpływ na segmenty niskiej wartości w branży półprzewodników.
Architektury przetwarzania grafiki (GPU) wymagają większej powierzchni krzemowej
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na wydajność producenci GPU muszą pokonać pewne ograniczenia projektowe, aby osiągnąć wyższą wydajność z GPU. Oczywiście zwiększenie układu jest jednym ze sposobów na wyższą wydajność, ponieważ elektrony nie lubią podróżować na duże odległości między różnymi układami, co ogranicza wydajność. Istnieje jednak praktyczne ograniczenie zwiększania układu, znanego jako „limit siatkówki”.
Limit litografii odnosi się do maksymalnego rozmiaru układu, który można odsłonić w jednym kroku w maszynie litograficznej stosowanej w produkcji półprzewodnikowej. Ograniczenie to zależy od maksymalnej wielkości pola magnetycznego sprzętu litograficznego, zwłaszcza krokowego lub skanera stosowanego w procesie litografii. W przypadku najnowszych technologii limit maski wynosi zwykle około 858 milimetrów kwadratowych. To ograniczenie rozmiaru jest bardzo ważne, ponieważ określa maksymalny obszar, który można wzorować na waflu w jednej ekspozycji. Jeśli wafel jest większy niż ten limit, potrzebne będzie wiele ekspozycji, aby w pełni wzrosnąć wafel, co jest niepraktyczne dla masowej produkcji ze względu na złożoność i wyzwania wyrównania. Nowy GB200 przezwycięży to ograniczenie, łącząc dwa substraty chipowe z ograniczeniami wielkości cząstek w krzemową międzywarstwę, tworząc super-cząstkę podłoża, który jest dwa razy większy. Inne ograniczenia wydajności to ilość pamięci i odległość do tej pamięci (tj. Pasmo pamięci). Nowe architektury GPU pokonują ten problem, używając pamięci o wysokiej pasma (HBM), która jest instalowana na tym samym interposerze krzemowym z dwoma układami GPU. Z perspektywy krzemu problem z HBM polega na tym, że każdy kawałek obszarze krzemu jest dwa razy większy niż tradycyjny DRAM ze względu na wysokowydajny interfejs wymagany do wysokiej przepustowości. HBM integruje również układ kontrolny logicznej z każdym stosem, zwiększając obszar krzemu. Szorstkie obliczenia pokazują, że obszar krzemu stosowany w architekturze GPU 2.5D wynosi 2,5 do 3 razy większy niż w tradycyjnej architekturze 2.0D. Jak wspomniano wcześniej, chyba że firmy odlewni są przygotowane do tej zmiany, pojemność płytki krzemu może znów stać się bardzo ciasna.
Przyszłe zdolności na rynku wafla krzemu
Pierwszym z trzech przepisów produkcji półprzewodników jest to, że najwięcej pieniędzy należy zainwestować, gdy dostępna jest najmniejsza kwota pieniędzy. Wynika to z cyklicznego charakteru branży, a firmy półprzewodników mają trudności z przestrzeganiem tej zasady. Jak pokazano na rysunku, większość producentów waflów krzemowych rozpoznała wpływ tej zmiany i prawie potroiła ich całkowite kwartalne wydatki inwestycyjne w ciągu ostatnich kilku kwartałów. Pomimo trudnych warunków rynkowych, nadal tak jest. Jeszcze bardziej interesujące jest to, że ten trend trwa od dłuższego czasu. Firmy waflowe krzemowe mają szczęście lub wiedzą coś, czego inni nie. Łańcuch dostaw półprzewodników to maszyna czasu, która może przewidzieć przyszłość. Twoja przyszłość może być przeszłość innej osoby. Chociaż nie zawsze otrzymujemy odpowiedzi, prawie zawsze otrzymujemy wartościowe pytania.
Czas postu: czerwca 17-2024